A grande extinção do final do Pérmico – parte 1

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Nos dias que correm ouvimos falar muito da grande perda de biodiversidade a que se assiste nos dias de hoje, motivada especialmente pela destruição de habitat, alterações climáticas, introdução de espécies invasoras e sobre-exploração de recursos causados pela actividade humana. Se o ritmo a que esta perda está a decorrer actualmente se mantiver, espera-se que estejamos a enfrentar uma nova extinção em massa – estes são eventos na história da Terra caracterizados pela perda de uma porção significativa da biodiversidade num curto espaço de tempo geológico. Estes eventos são raros, pois embora seja normal que espécies se extingam, surgem constantemente novas espécies. Cálculos recentes indicam que, ao ritmo actual de extinção, poderemos ter níveis comparáveis a outras extinções em massa em menos de 15 000 anos (perspectivas conservadoras!), e tão cedo quanto algumas centenas de anos! O ritmo de extinção poderá até ser superior ao registado em qualquer uma das grandes extinções do passado.

The Big Five - as cinco grandes extinções em massa, assinaladas neste gráfico que mostra o número de famílias conhecidas para uma determinada época (note-se que conhecem-se muito mais famílias actuais que pré-históricas, pois muitas não ficam preservadas). A perda de biodiversidade no final do Pérmico é notável! - Fonte: Metcalfe & Isozaki 2009 (http://ea.c.u-tokyo.ac.jp/earth/Members/Isozaki/09JAES-preface.pdf)

Caso isto ocorra, não será algo de completamente novo na história do nosso planeta, embora a causa de extinção (expansão humana não controlada) seja diferente. Desde que temos um registo fóssil razoavelmente completo, desde o início do Câmbrico, há 540 milhões de anos atrás (Ma), ocorreram apenas cinco destes eventos, no final dos períodos Ordovícico (443 Ma), Devónico (359 Ma), Pérmico (251 Ma), Triásico (200 Ma) e Cretácico (65 Ma). Destes, o mais destrutivo foi a extinção em massa do final do Pérmico, durante o qual mais de 90% de todas as espécies podem se ter extinguido, mudando todo o percurso evolutivo da Vida. Que aconteceu nesta época que causasse tamanha catástrofe? E que lições podemos retirar dela?

Representação paleogeográfica do final do Pérmico. As posição dos continentes está assinalada a verde, a localização da província vulcânica da Sibéria a vermelho e, numerados, locais onde se encontraram vestígios geológicos da transição Pérmico-Triásico (a fronteira P-T)- Fonte: Saunders & Reichow (2009)

No final do Pérmico a maioria das massas continentais encontravam-se juntas, formando o supercontinente Pangea, que era rodeado pelo grande oceano Pantalassa. Embora com flutuações, a tendência climática durante o Pérmico foi de aquecimento global, em grande parte resultado do aumento da concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera – os níveis no final do Pérmico eram 5 a 10 vezes superiores aos do início do período, uns 50 Ma antes (que por sua vez eram semelhantes aos valores de CO2 antes da revolução industrial). Estes níveis corresponderiam a pelo menos 3000 biliões de toneladas (Gt) de carbono sob a forma de CO2 na atmosfera (o nível actual é de cerca de 800 Gt, e na atmosfera pré-industrial seriam cerca de 600 Gt).

Este aumento de CO2 teria sido causado pela diminuição de fenómenos de meteorização (alterações físicas e químicas sofridas pelas rochas), maior aridez e aumento de fenómenos de vulcanismo no Norte da Pangea; na parte final do Pérmico acresceriam ainda fenómenos de vulcanismo basáltico extenso, que formariam grandes planícies vulcânicas (os chamados “traps)” na região de Emeishan (China) e Sibéria (Rússia).

O aumento de CO2 levaria por sua vez ao degelo de calotes polares, aumento de temperatura na atmosfera e oceano e acidificação das águas, e estes processos causariam alterações na circulação oceânica, diminuindo a circulação e mistura de águas. Estes processos já estariam a decorrer no final do Pérmico quando se deram os fenómenos de vulcanismo que formaram os traps da Sibéria, mas estes últimos teriam contribuído de forma significativa para o aumento da temperatura global, actuando de forma conjunta com as alterações prévias. Estes eventos vulcânicos, cuja origem é ainda incerta, levaram à deposição de um volume de 3 milhões de km cúbicos de basalto, durante um período provavelmente inferior a 1 Ma – estima-se que as erupções duraram 600 000 anos. Isto é equivalente à emissão de 12000 a 18000 Gt de carbono para a atmosfera, durante um período de 1 Ma – isto implica um ritmo de emissão de carbono de 0,018 Gt por ano, em contraste com as 7 Gt por ano que ocorrem actualmente devido à queima de combustíveis fósseis!

Afloramento da parte inferior dos traps siberianos, a província basáltica que se formou após longas erupções no final do Pérmico - Fonte: Siberian Traps Expedition 2009 (http://siberia2009.wordpress.com/)

Outros gases vulcânicos, capazes de causar arrefecimentos significativos na atmosfera (como compostos de enxofre) e perda da camada de ozono (halogénios) imediatamente após uma erupção, também poderiam ter sido expelidos. Num mundo adaptado a um crescente aquecimento, a existência de algumas estações extremas com frios intensos significava mais um factor de stress para os seres vivos. Estes períodos frios seguir-se-iam imediatamente após as erupções e consequente libertação de compostos de enxofre, mas como estes se degradam rapidamente na atmosfera (cerca de um ano), não afectariam o padrão geral de aquecimento causado pelo CO2. Associado ao arrefecimento teria acontecido uma diminuição da luz disponível para as plantas, comprometendo a fotossíntese. A destruição da camada de ozono pelos halogénios causaria um aumento de raios ultravioleta, aumentando os riscos de mutações nos seres vivos.

O aquecimento global que se verificou no final do Pérmico, juntamente com a estagnação das correntes oceânicas e redução de fotossíntese levaram ao outro grande causador de extinções neste mundo cada vez menos habitável – anóxia. O oxigénio é essencial para uma fatia substancial dos seres vivos, sobretudo para os maiores e mais visíveis, os eucariontes (nos quais incluímos plantas, animais, fungos…), e por isso ambientes aquáticos com pouco oxigénio possuem pouca diversidade. Evidências recolhidas em rochas da fronteira Pérmico-Triásico demonstram que condições com pouco oxigénio eram prevalentes nos oceanos desta época: disoxia (pouco oxigénio dissolvido), anóxia (ausência de oxigénio dissolvido) e mesmo euxinia (presença de enxofre reduzido). Actualmente isto só acontece em condições muito específicas, e até os fundos oceânicos são geralmente bem oxigenados. Em condições de anóxia, a maioria do corpo de água fica sem oxigénio dissolvido, excepto para as camadas superficiais em contacto com a atmosfera. Dados isotópicos revelam que o oceano do final do Pérmico possuía um número anormal de enxofre reduzido, evidência de actividade de bactérias anaeróbicas redutoras de enxofre em águas superficiais. Este enxofre seria reduzido formando pirite ou ácido sulfídrico (H2S), este um gás bastante tóxico que poderia ter sido libertado para a atmosfera.

Existem também evidências de uma grande libertação de hidrato de metano, um gás que pode causar um aumento do efeito de estufa, contribuindo também para o aquecimento global. Este não teria sido no entanto determinante, pois a sua libertação, por aquecimento de sedimentos dos fundos oceânicos, deu-se numa altura em que a grande extinção já estaria a decorrer. No entanto, teria sido sem dúvida mais um importante factor a afectar o clima.

Para terminar, de referir que até ao momento ainda não se encontraram evidência claras de algum impacto significativo de um corpo extra-terrestre para o final do Pérmico. Desde que essa explicação se tornou a explicação provável para a extinção em massa do final do Cretácico, que matou os dinossauros não-avianos, muitos autores têm procurado aplicar essa mesma explicação para as outras extinções em massa, incluindo a do Pérmico, mas as evidências de materiais extra-terrestres encontradas para o final do período têm sido criticadas.

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Na próxima parte: o impacto da extinção em massa nos seres vivos e perspectivas sobre a extinção causada pela nossa espécie

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A grande extinção do final do Pérmico – parte 1

A grande extinção do final do Pérmico – parte 2

A grande extinção do final do Pérmico – parte 3

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Referências

Barnosky AD, Matzke N, Tomiya S, Wogan GO, Swartz B, Quental TB, Marshall C, McGuire JL, Lindsey EL, Maguire KC, Mersey B, & Ferrer EA (2011). Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived? Nature, 471 (7336), 51-7 PMID: 21368823 (link)

KNOLL, A., BAMBACH, R., PAYNE, J., PRUSS, S., & FISCHER, W. (2007). Paleophysiology and end-Permian mass extinction Earth and Planetary Science Letters, 256 (3-4), 295-313 DOI: 10.1016/j.epsl.2007.02.018 (link)

Saunders, A., & Reichow, M. (2009). The Siberian Traps and the End-Permian mass extinction: a critical review Chinese Science Bulletin, 54 (1), 20-37 DOI: 10.1007/s11434-008-0543-7 (link)

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